本发明涉及了一种固碳单元气体循环交换系统，所述固碳单元气体循环交换系统包括第一培养单元、第二培养单元、碳捕集装置、气体净化装置、能源采集装置和能源转化装置，第一培养单元内有菌类，第二培养单元内有藻类和/或植物，碳捕集装置与第一培养单元连通，碳捕集装置与第二培养单元连通，气体净化装置与第一培养单元连通，气体净化装置与第二培养单元连通，能源转化装置与能源采集装置相连以驱动碳捕集装置、气体净化装置、第一培养单元和第二培养单元形成碳气内循环。本发明提供的固碳单元气体循环交换系统可以实现碳气内循环功能，有效提高系统的稳定性、固碳能力及效率，达到低能耗固碳目的，并可进一步提高作物增产效果。